NO178480B - Fremgangsmåte og celle for undersökelse av borepröve ved nedkjöling - Google Patents

Fremgangsmåte og celle for undersökelse av borepröve ved nedkjöling Download PDF

Info

Publication number
NO178480B
NO178480B NO894804A NO894804A NO178480B NO 178480 B NO178480 B NO 178480B NO 894804 A NO894804 A NO 894804A NO 894804 A NO894804 A NO 894804A NO 178480 B NO178480 B NO 178480B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
sample
pressure
cooling
parameters
during
Prior art date
Application number
NO894804A
Other languages
English (en)
Other versions
NO894804L (no
NO894804D0 (no
NO178480C (no
Inventor
Nils Friedrich Zorn
Endre Horvat
John Francis Unsworth
Original Assignee
Shell Int Research
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shell Int Research filed Critical Shell Int Research
Publication of NO894804D0 publication Critical patent/NO894804D0/no
Publication of NO894804L publication Critical patent/NO894804L/no
Publication of NO178480B publication Critical patent/NO178480B/no
Publication of NO178480C publication Critical patent/NO178480C/no

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/18Performing tests at high or low temperatures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058Kind of property studied
    • G01N2203/0076Hardness, compressibility or resistance to crushing
    • G01N2203/0085Compressibility
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/022Environment of the test
    • G01N2203/0222Temperature
    • G01N2203/0228Low temperature; Cooling means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/025Geometry of the test
    • G01N2203/0256Triaxial, i.e. the forces being applied along three normal axes of the specimen
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24Earth materials

Landscapes

  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og
en celle for å bestemme temperaturavhengige strekk- og trykk-parametere i en boreprøve fra en formasjon under nedkjøling.
Oppfinnelsen angår særlig en fremgangsmåte og en celle hvor en nedkjølingsprosess av et formasjonssjikt simuleres slik som når et hulrom i formasjonen fylles med gass som er nedkjølt til flytende tilstand. Hulrom i jord- og fjellforma-sjoner er spesielt tiltenkt lagring av flytendegjorte gasser såsom propan, ethylen og den flytende fase av naturgass (LNG), idet disse gassers kokepunkter hhv. er -42, -104 og -162°C.
Innenfor dette tekniske område har pilotforsøk blitt utført i belgiske formasjonssjikt, såkalte Boom-leiresjikt. Under disse forsøk ble det etablert en såkalt pilotkavitet ved 23 m under jordoverflaten, og denne kavitet hadde en diameter på 3 m og en lengde på 30 m. Nedkjølingen ble utført ved å injisere flytende nitrogen i kaviteten eller hulrommet. Under en lengre forsøksperiode på ialt 10 uker ble nøkkelparametre for hulrommet og den omsluttende formasjon overvåket og registrert i mer enn 300 målepunkter. Blant de forskjellige typer sensorer ble det anvendt termokors, vibrerende tråd-ekstensometere, klino-metere og borehulleksefensometere. Etter utløpet av forsøksperio-den ble hulrommet funnet å være fullstendig tett og omsluttet av tilnærmet 6 m frossen leire som på ingen måte var frakturert. Videre avslørte et laboratorieforsøksprogram på prøver fra for-mas jonssjiktet bestemte "in situ"-parametere for sjiktet, såsom termisk diffusivitet og trykkstyrke ved forskjellige tempera-turer. Disse parametere ble sammenlignet med de som ble oppnådd under pilotforsøkene, og det ble funnet god overensstemmelse.
Det er imidlertid meget kostbart å utføre slike pilot-forsøk i de enkelte formasjonssjikt, særlig når fjellgrunn skal undersøkes. Videre er generelt fjell- og jordgrunnformasjoner ikke særlig godt spesifisert eller kjent innenfor materialtekno-logi, siden de påvirkes av en rekke parametre såsom forholdet mellom mineralene, vann og porer eller hulrom (voidfraksjonen), kornstørrelsefordelingen av mineralinnholdet, selve mineralene og oppbyggingen av sammensetningen, trykkforholdene i grense-områder, permeabiliteten eller avvanningsforholdene, filtrerings-raten eller deformasjonen som følge av forskjellige forhold, deformasjonen i relasjon til tidligere "historie", og det effek-tive partikulære spennings- eller trykkpåkjenningsnivå.
Spesielt har dette innenfor geologiske undersøkelser ført til utvikling av en triaksial undersøkelsesteknikk for jordformasjoner, hvor en generelt sylindrisk prøve utsettes for representative grensebetingelser med hensyn til horisontalt og vertikalt flatetrykk og drenasje (på grunn av det faktum at prøvene tas opp fra borehull eller fra mykere grunn ved å benytte en kontinuerlig arbeidende kjerneprøvetaker holdes dia-metrene innenfor omfanget 60 - 100 mm). Under ideelle forhold utføres så forsøkene på urørte prøver av formasjonen, ved betir..'-' geiser -.som representerer karakteristiske in situ-forhold og under påkjenninger som tilsvarer, de som forefinnes i virkelig-heten og hvis virkninger skal undersøkes.
For prøver som tas ved større dyp eller fra over-konsoliderte leiresjikt krever prøveprosedyren, før utførelse av selve prøven,at de aktuelle forhold på ny tilveiebringes, siden disse ikke kan opprettholdes under håndteringen av en prøve opp til prøvestedet. Denne prosess kalles konsolidering og forklares ved å rekonstruere de forhold som prøven hadde på prøvestedet (in situ), både når det gjelder størrelse og forhold vedrørende den vertikale (overburden) og horisontale (confining) trykkverdi, og det opprinnelige tilsvarende pore-vannstrykk og -innhold.
I slike tredimensjonale forsøk vil temperaturendrin-gene i formasjonsprøvene under en nedkjølingsprosess være ukjente, og det er av særlig viktighet å kunne utføre forsøk under definerte dreneringsforhold. Dersom prøven er drenert (er avvannet) vil porevann kunne strømme inn og ut av den under for-søket, og gjennomstrømningen kan da måles. I det andre tilfelle hvor prøven forsegles etter konsolideringen holdes porevannet inne i prøven under forsøket. I dette tilfelle kan porevanns-trykket måles.
Det er følgelig et formål med den foreliggende oppfinnelse å kunne måle parametre for en jord- 'eller fjellforma-sjon og som er karakteristiske for forholdene nede i en boret brønn. Det er videre et formål med oppfinnelsen å kunne oppnå reproduserbare resultater som kan gi kriterier for lagrings-anvendelse av hulrom i grunnen, med den hensikt å lagre flytende gasser såsom LNG.
Oppfinnelsen skaffer til veie en fremgangsmåte for å bestemme temperaturavhengige trykk/deformasjonsparametre i en prøve av et formasjonssjikt, og fremgangsmåten er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av karakteristikken i det etterfølgende krav 1, nemlig: a) simulering av karakteristiske underjordiske forhold for prøven, b) fremstilling av et sentralt, aksialt hull i prøven for å tjene som en kjølekanal, c) anordning av prøven i en triaksial celle hvor den belastes til forhåndsbestemte prøvetrykk, d) nedkjøling av prøven utover fra det sentrale hull ved at et kjølemiddel via rørutstyr tilføres hullet, bringes til sirkulasjon og trekkes ut fra prøven, idet rørutstyret er slik at prøvetrykkene opprettholdes under denne nedkjølingsprosess, og e) registrering av de temperaturavhengige prøveparametre som trykk/deformasjonsparametrene bestemmes av, under nedkjølings-prosessen.
Alternativt kan trinn b) utføres før trinn a). Oppfinnelsens fremgangsmåte omfatter også at de forhåndsbestemte trykk tilsvarer de trykk som foreligger på prøvetakingsstedet (in situ). I en ytterligere utførelsesform av fremgangsmåten lages det sentrale hull gjennomgående gjennom prøven. De parametre som særlig er av interesse og som måles under for-søket er prøvens horisontale og vertikale deformasjon, transporten og volumet av ubundet vann, og trykket og volumet av slikt vann i en udrenert prøve. Videre utføres sprekkunder-søkelser under nedkjølingsprosessen. Disse parametre kan måles separat eller i kombinasjon dersom dette er ønskelig. Videre tilføres et kjølemiddel hvis tilførsel er nøye overvåket.
Oppfinnelsen skaffer videre til veie en triaksial celle for bestemmelse av en innlagt formasjonssjiktprøves temperaturavhengige trykk/deformasjonsparametre, og cellen er kjennetegnet ved: - apparatur for å utsette prøven for bestemte prøve-trykk , - rørutstyr for å tilføre, bringe i sirkulasjon og trekke ut et kjølemiddel for kjøling av prøven utover fra et sentralt hull under en nedkjølingsprosess, - instrumentering for måling av de temperaturavhencp-ige prøveparametre som prøvens trykk/deformasjonsparametre er avhengige av, under nedkjølingsprosessen, og
- midler for termisk isolering av prøven under ned-kjølingen.
Cellen i samsvar med oppfinnelsen omfatter videre en belginnretning som tilføres fluid under trykk for vertikal-belastning av prøven inntil et bestemt prøvetrykk, optisk instrumentering som benytter en laserstråle for å måle horisontal og vertikal deformasjon av prøven, og transportorganer koblet til prøven for å måle transport og volum av ubundet vann.
Oppfinnelsen skal nå gjennomgås i form av et utførel-seseksempel og med henvisning til de tilhørende tegninger, hvor fig. 1 viser et skjematisk diagram av volumendringen av to prøver, hhv. en prøve fra leiregrunn og en fra fjellgrunn, når temperaturen av prøven senkes, fig. 2 viser skjematisk en utførelsesform av en triaksial celle i samsvar med oppfinnelsen, fig. 3A og 3B viser kurver fremkommet fra måling av en leireprøve målt i samsvar med oppfinnelsen, og fig. 4A og 4B viser kurver opptatt på tilsvarende måte, nå for forma-sjonsprøver fra grunnfjell.
Fig. 1 viser altså skjematisk volumendringen i form av sammentrykking eller ekspansjon, av en leireprøve (kurve I) og en fjellprøve (kurve II) som funksjon av temperaturen, her vist med synkende temperatur mot høyre langs abscissen.
Kurve I for leireprøven viser først en sammentrykking som skyldes nærværet av mineraler i leiren, hvoretter det med videre senkning av temperaturen skjer en ekspansjon som skyldes nærværet av vann i en slik leireprøve. Når temperaturen så senkes ytterligere vil en ny sammentrykkings-mekanisme etterhvert dominere, og det er naturligvis åpen-bart at et slikt minimum som da oppstår på volumendrings-kurven for leireprøven gir et viktig kriterium for anvendelse av slike formasjonssjikt for lagring av flytende gasser. De eventuelle sprekkdannelser som kan oppstå i forbindelse med volumendringen vil være maksimale ved dette kurveminimum.
På ganske annerledes måte viser kurve II en noenlunde kontinuerlig og proporsjonal sammentrykking av en grunnfjell-prøve etterhvert som temperaturen senkes, hovedsakelig på grunn av at det i en slik prøve omtrent ikke finnes fritt vann.
Den triaksiale celle 1 som er vist på fig. 2 og som er i samsvar med oppfinnelsen kan utføre nedkjøling av et formasjonssjikt i form av en prøve, i et kryogenisk prøvekammer for simulering av lagring av en flytendegjort naturgass.(LNG). Av denne grunn har cellen 1 trykktette vegger 2. En prøve 3
med f.eks. sylindrisk form plasseres under forsøket sentralt i cellen 1, inne i en belastningsramme 4 som er istand til å påtrykke og opprettholde bestemte prøvetrykk. Nærmere bestemt må man skille mellom vertikal trykkbelastning som tilsvarer trykket fra den overliggende masse over prøven, og horisontal trykkbelastning som tilsvarer sammenpressingstrykket fra sidene nede i formasjonen. Under en slik prøve kan forskjellige trykk både i horisontal og vertikal retning tilveiebringes, for å simulere et in situ-trykk som er representativt for det sted prøven er tatt fra. For prøver av jord- eller leiregrunn gjelder generelt at vertikaltrykkene er omtrent dobbelt så store som sidetrykkene, mens for en fjellprøve er disse trykk mer eller mindre av samme størrelsesorden.
For å kunne oppnå representative trykk i en prøve
3 benyttes f.eks. et fluid som bringes til et stort overtrykk, og fluidet kan f.eks. være silikonolje. Når kraftig ned-kjøling samtidig ønskes benyttes gjerne en nedkjølt gass såsom helium, og dette er indikert på fig. 2. Når det gjelder en leireprøve kan rammen 4 omfatte en belg 7 som fylles med helium-gass under trykk for å få tilstrekkelig vertikaltutrykk. Generelt vil det være nødvendig å anordne en tetning mellom trykk-fluidet og prøven for å hindre at fluid trenger inn i denne, og dette gjelder både leire-, jord- og bergprøver. En slik tetning kan f.eks. utføres ved at det plasseres et fluidtett sjikt i form av en hylse som kan dekke hele den frieprøve-overflate, dvs. både sideflaten og toppflaten av denne, indikert på fig. 2.
For å bestemme en formasjonssjiktprøves 3 temperaturavhengige trykk/deformasjonsparametre ved en nedkjølingspro-
sess må bestemte parametre overvåkes under forsøket. Sam-
tidig må den vertikale og horisontale deformasjon måles, enten separat eller kombinert, og transportforholdene og volumet av det ubundne vann, trykk og masse av slikt vann i udrenerte prøver må videre måles, og temperaturgradientene er likeledes av interesse. Endelig er det behov for inspeksjon av om det dannes sprekker.
Utførelse av disse målinger kan skje på forskjellig måte. De konvensjonelle vertikale og horisontale deformasjoner måles henholdsvis med forskyvningstransdusere og avstandssensorer. Når prøven skal kjøles kraftig ned er den vanlige måleutrustning for slik måling imidlertid ikke lenger pålite-lig og nøyaktig. Av denne grunn benyttes her et annet måle-konsept, f.eks. optisk, eventuelt kan også lineære forskyvningstransdusere (LVDT) komme på tale. Fig. 2 viser også at det i celleveggen er innsatt vinduer 5 for å kunne utføre de optiske målinger.
Når in situ-forholdene simuleres vil man måtte ta hensyn til at det kan forekomme porevannstrømning, og nærmere bestemt vil gradienten av denne strømning kunne gi viktig informasjon vedrørende prøvens nedkjølingstilstand. Det er derfor av stor viktighet at transport og volum a.y ubundet vann kan måles. For dette formål benyttes et transportorgan såsom et utsugingsrør (som ikke er vist på fig. 2 for å lette over-sikten) og som føres inn i prøven 3 med en rørstuss for å trekke ut det ubundne vann fra denne. Fortrinnsvis er transport-organene forbundet med et vannreservoar.
Ellers benyttes en ikke drenert prøve når trykket av det ubundne vann i prøven skal måles. For dette formål må en trykkdetektor (ikke vist på fig. 2) kobles til prøven.
I tillegg til måling av det transporterte væske-volum og trykket av den ubundne væske, hovedsakelig i form av vann i prøven kan også det vann som ikke er bundet i prøven overvåkes ved hjelp av avansert teknologi såsom en nukleær magnetisk resonansinnretning (NMR). To mekanismer innenfor denne teknologi kan da supplere hverandre, nemlig kontinuerlig bølgepåtrykk og pulspåtrykk.
Videre finnes temperaturmåleorganer (ikke vist av forenklingsgrunner) koblet til prøven 3. Det er en fordel å benytte en rekke temperatursensorer, f.eks. fire, som føres inn i prøven fra bunnen, og hver av disse plasseres da i forskjellig avstand fra den sentrale lengdeakse. Deretter kan temperaturgradienten regnet fra midtpartiet og utover mot periferien finnes, slik at situasjonen på prøvetakingsstedet i forbindelse med lagring av flytende gass i et hulrom under jordoverflaten kan simuleres.
For å oppnå de tilstrekkelig lave kryogeniske tempe-raturer i slike prøver føres et kjølemiddel inn i prøven gjennom et hull 6 i denne. Fortrinnsvis går hullet 6 langs den sentrale lengdeakse av prøven 3, men hullet behøver ikke være boret tvers gjennom prøven, og hullet danner i dette tilfelle et hulrom. Et rør 8 fører ut fra det indre av prøven 3 for tilførsel og uttak av kjølemiddelet. Det har vist seg fordel-aktig å tilføre kjølemiddelet under observasjon, slik at styring kan finne sted.
Alternativt bores det sentrale hull 6 tvers gjennom prøven, og da oppnås en radialt symmetrisk temperaturfordeling.
Man benytter gjerne nedkjølt nitrogendamp eller flytende nitrogen som kjølemiddel, idet denne gass har en fryse/koketemperatur på -196°C. Nedkjøling fra omgivelses-temperatur til frysepunktet for LNG, -162°C kan på denne måte simuleres hensiktsmessig. Helt tilsvarende kan langsom opp-varming finne sted, og begge temperaturendringer vil kunne gi informasjon om de aktuelle parametre.
Temperaturmålingene kan utføres med standardiserte temperatursensorer, f.eks. av typen Pt-100.
Sist, men ikke mindre av interesse, skal nevnes at sprekkundersøkelser bør utføres. Det har vist seg gunstig å benytte akustiske målinger for avsløring av eventuelle sprekkdannelser, og på samme måte som innenfor seismikk vil slike eventuelle sprekker reflektere (og også bryte) akustisk på-trykt energi. Den tilhørende prosessering av de registrerte data skjer normalt automatisk og ved hjelp av datamaskiner. Eventuelt kan også sprekkundersøkelser utføres med video-frekvent avsøking og med registrering i et såkalt endoskop.
Det vil være innlysende for de som kjenner denne teknikk at målinger av den ovenfor skisserte type vil gi en mengde informasjon vedrørende trykk/deformasjonsparametrene i de aktuelle formasjonssjikt som det er tatt prøver av, og de viktigste parametre vil være de som vedrører elastiske og plastiske deformasjoner, såsom Youngs elastitisitetsmodul, Poisson-forholdet og flytestyrken. Videre kan prøvens perme-abilitet og porøsitet bestemmes sekundært. For ytterligere å belyse anvendelsen av den nå beskrevne fremgangsmåte og den tilhørende prøveprosedyre skal anføres to eksempler: Eksempel 1
I dette eksempel vises resultater for prøving av en kunstig leireprøve, og enkelte av de egenskaper som har blitt bestemt er vist i tabell I.
Prøven ble tilpasset (konsolidert) til de mekaniske grensebetingelser vedrørende trykk, nemlig et isotropisk trykk på 5 bar over 17 timers varighet, og etter denne tids-periode var gradientene for volum og porevannstrømning negli-sjerbare. Deretter ble prøven bragt inn i cellen for en drenert triaksialprøve ved konstant trykkpåkjenning. Kjøleraten som ble valgt var lineær og omkring 2 0°C/time, målt med tempe-ratursensoren nærmest det sentrale nedkjølingshull, idet minimumstemperaturen for denne sensor ble satt til -50°C.
Resultatene av deformasjonsmålingene slik de ble registrert under et forsøk, er vist i de to diagrammer på
fig. 3A og 3B. Det første diagram viser høydeforandringen som
funksjon av tiden, og denne parameter er den mest enhetlige siden den midles over prøvens.totale høyde. Konvensjonelt vil sammentrykkingspmrådet befinne seg over horisontalaksen (se også fig. 1), og derfor vil også høydeendringen (og dessuten diameterendringen) indikeres som -Ah(og -Ad). Videre skal bemerkes at siden nedkjølingen foregår lineært vil forløpet langs tidsaksen tilsvare et tilsvarende forløp langs den negative temperaturakse, analogt med fig. 1.
Det fremgår at aksialkomponenten som bidrar til den volumetriske dimensjonsendring først viser en reduksjon og deretter, etter ca. 1$ time, hvilket tilsvarer en gjennom-snittlig prøvetemperatur på omkring -5°C, øker til prøven på ny inntar sin opprinnelige dimensjon og deretter gradvis øker ut over denne.
Den andre deformasjonsmåling gjelder diameterendringen, og diameteren måles da ved to steder på prøven, vanlig-vis ved omtrent 1/3 og 2/3 av den totale høyde, hver med tre avstandssensorer. Måleresultatet gir en diameterendring slik som diagrammet på fig. 3B viser, og diameterendringen ses å følge omtrent sammme forløp som høydeendringen. Først redu-seres altså de målte diametere i det første trinn av påtrykks-syklusen, hvoretter de øker. Den opprinnelige diameter nås imidlertid noe før det tidspunkt hvor den opprinnelige høyde på ny oppnås. Forskjellen i amplituden av diameterendringen for de to steder hvor målingen foregår kan antas å skyldes en temperaturgradient i aksial retning i prøven.
Ut fra produktet av den gjennomsnittlige diameterendring og den tilsvarende høydeendring kan den søkte volumendring finnes og inntegnes som en kurve som i prinsippet vil følge kurve I vist på fig. 1.
Eksempel 2
I dette eksempel vises resultater fra en bergprøve, og grensebetingelsene og de geometriske forhold for prøven ble holdt samme som for leireprøvene, med unntak av konsolide-ringsfasen som ikke er aktuell for berg, her granitt. Imidlertid må den elastiske deformasjon som skyldes trykkpåkjennin-gen tas i betraktning. Samme prøve- og måleprosedyre ble fulgt.
Selve nedkjølingsprosessen foregikk også lineært, men en temperaturdiskontinuitet (ikke vist i et særskilt diagram, for enkelhets skyld) fant sted under sluttmålingene.
En foreløpig forklaring på dette er at en lokal mikroriss-dannelse dannet små termisk kortsluttende kanaler mellom to av temperatursensorene.
Deformasjonsmålingene er vist med resultatene i diagrammene på fig. 4A og 4B, og resultatene behøver bare gjennomgås ganske kort, siden kurveforløpet er mer kontinuerlig. Granittprøven viser en kontinuerlig kontraksjon som reaksjon på nedkjølingen, og den beregnede volumendring be-krefter følgelig forhåndsantagelsene.
Forskjellige modifikasjoner av den foreliggende oppfinnelse vil kunne tenkes av fagpersonell ut fra den fore-gående beskrivelse og de tilhørende tegninger, og slike modifikasjoner vil da høre til innenfor oppfinnelsens ramme, slik denne er fastlagt i de etterfølgende patentkrav.

Claims (20)

1. Fremgangsmåte for å bestemme temperaturavhengige trykk/deformasjonsparametre i en prøve (3) av et formasjonssjikt, KARAKTERISERT VED a) simulering av karakteristiske underjordiske forhold for prøven (3), b) fremstilling av et sentralt, aksialt hull (6) i prøven for å tjene som en kjølekanal, c) anordning av prøven i en triaksial celle (1) hvor den belastes til forhåndsbestemte prøvetrykk, d) nedkjøling av prøven utover fra det sentrale hull (6) ved at et kjølemiddel via rørutstyr tilføres hullet (6), bringes til sirkulasjon og trekkes ut fra prøven (3), idet rørutstyret er slik at prøvetrykkene opprettholdes under denne nedkjølingspro-sess, og e) registrering av de temperaturavhengige prøveparametre som trykk/deformasjonsparametrene bestemmes av, under nedkjølings-prosessen.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at trinn b) utføres før trinn a).
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, KARAKTERISERT VED at prøvetrykkene tilsvarer formasjonstrykkene in situ.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3, KARAKTERISERT VED at det aksiale sentrale hull (6) går helt gjennom prøven (3).
5. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-4, KARAKTERISERT VED at kjølemiddelet er flytende nitrogen.
6. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1» 5, KARAKTERISERT VED at den horisontale og vertikale deformasjon av prøven (3) måles.
7. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 - 6, KARAKTERISERT VED at transporten og volumet av ubundet vann måles.
8. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 - 6, KARAKTERISERT VED at trykket av ubundet vann i en udrenert prøve måles.
9. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 - 8, KARAKTERISERT VED at volumet av ubundet vann i prøven måles ved å benytte nukleær magnetisk resonansteknikk (NMR).
10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, KARAKTERISERT VED at NMR-teknikken er en NMR-pulsteknikk.
11. Fremgangsmåte ifølge krav 9, KARAKTERISERT VED at NMR-teknikken er en kontinuerlig bølgeteknikk.
12. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 - 9, KARAKTERISERT VED utførelse av sprekkinspeksjon under nedkjøl-ingsprosessen.
13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, KARAKTERISERT VED at sprekkundersøkelsen utføres ved hjelp av akustisk undersøkelses-teknikk .
14. Fremgangsmåte ifølge krav 12, KARAKTERISERT VED at sprekkundersøkelsen utføres ved hjelp av endoskopteknikk.
15. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 - 14, KARAKTERISERT VED at kjølemiddelet tilføres under overvåking og styring.
16. Triaksial celle (1) for bestemmelse av en innlagt f ormas j onss j iktprøves (3) temperaturavhengige trykk/def ormas jons-parametre, KARAKTERISERT VED: - apparatur for å utsette prøven (3) for bestemte prøvetrykk, - rørutstyr for å tilføre, bringe i sirkulasjon og trekke ut et kjølemiddel for kjøling av prøven utover fra et sentralt hull (6) under en nedkjølingsprosess, - instrumentering for måling av de temperaturavhengige prøveparametre som prøvens trykk/deformasjonsparametre er avhengige av, under nedkjølingsprosessen, og - midler for termisk isolering av prøven under nedkjøl-ingen .
17. Celle ifølge krav 16, KARAKTERISERT VED en belginnretning (7) for tilførsel av fluid under trykk for å utsette prøven (3) for et bestemt prøvetrykk i hovedsakelig vertikal retning.
18. Celle ifølge krav 16, KARAKTERISERT VED optiske laserorganer for måling av den horisontale og vertikale prøvede-formasjon.
19. Celle ifølge krav 16, KARAKTERISERT VED transport organer koplet til prøven for måling av transportert volum av ubundet vann.
20. Anvendelse av en fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 - 15 på prøver (3) tatt fra formasjonssjikt.
NO894804A 1988-12-02 1989-11-30 Fremgangsmåte og celle for undersökelse av borepröve ved nedkjöling NO178480C (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB888828205A GB8828205D0 (en) 1988-12-02 1988-12-02 Method & cell for freezing formation layer sample tests

Publications (4)

Publication Number Publication Date
NO894804D0 NO894804D0 (no) 1989-11-30
NO894804L NO894804L (no) 1990-06-05
NO178480B true NO178480B (no) 1995-12-27
NO178480C NO178480C (no) 1996-04-03

Family

ID=10647876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO894804A NO178480C (no) 1988-12-02 1989-11-30 Fremgangsmåte og celle for undersökelse av borepröve ved nedkjöling

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP0372636B1 (no)
JP (1) JPH02218936A (no)
CA (1) CA2004389A1 (no)
DE (1) DE68913016T2 (no)
GB (1) GB8828205D0 (no)
NO (1) NO178480C (no)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104316380A (zh) * 2014-11-11 2015-01-28 武汉市市政建设集团有限公司 一种粗粒土三轴试验制样仪及其使用方法

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101280385B1 (ko) * 2010-11-19 2013-07-01 한국건설기술연구원 토사의 동상력 시험장치
CN103033406B (zh) * 2012-12-26 2014-12-10 上海交通大学 不同应力比重塑土制样装置
CN103245771B (zh) * 2013-04-27 2015-08-19 同济大学 人工地层冻结法对周围环境效应的模型试验装置及方法
CN103487564B (zh) * 2013-07-23 2015-07-15 北京交通大学 双室冻土体积冻胀率测定仪
US10884084B2 (en) 2013-09-05 2021-01-05 Saudi Arabian Oil Company Systems and methods for tri-axial NMR testing
US10048336B2 (en) 2013-09-05 2018-08-14 Saudi Arabian Oil Company Tri-axial NMR test instrument
US11241701B2 (en) 2013-10-21 2022-02-08 Saudi Arabian Oil Company Tri-axial centrifuge apparatus with electrical sensor, acoustic sensor, and x-ray instrument
CN103728185A (zh) * 2013-12-31 2014-04-16 北京交通大学 一种低温动三轴仪
CN104034863B (zh) * 2014-06-26 2015-10-28 中国工程物理研究院总体工程研究所 冻融变形离心模拟***中的冻融离心模型箱
JP6432776B2 (ja) * 2015-01-07 2018-12-05 清水建設株式会社 三軸凍上試験装置及び土の三次元凍結膨張特性の計測方法
CN104764745A (zh) * 2015-04-21 2015-07-08 中国矿业大学 一种可直接观测内部变形的岩体模型物理试验方法
CN104977217B (zh) * 2015-07-16 2018-04-06 西安长庆科技工程有限责任公司 一种土体三轴拉伸试验仪
CN106248498A (zh) * 2016-07-30 2016-12-21 河北建筑工程学院 具有单向冻结功能的融化压缩仪
CN106323208B (zh) * 2016-08-05 2018-12-04 湖南科技大学 一种层状岩石冲击压杆试验中应变片粘贴位置确定的方法
CN106248475B (zh) * 2016-08-05 2018-10-16 湖南科技大学 一种层状岩石冲击压杆试验中应力波分离的方法
CN107941592B (zh) * 2017-11-23 2020-06-05 河南理工大学 一种内置精控可变裂隙岩石模拟预制实验方法
CN108344643A (zh) * 2018-02-02 2018-07-31 中国矿业大学 一种能模拟深埋人工冻土形成条件的三轴力学试验装置及方法
CN111044362B (zh) * 2019-12-05 2021-09-14 武汉理工大学 瞬态卸荷装置和岩体瞬态卸荷模拟试验***
CN112683677B (zh) * 2021-03-12 2021-05-28 中国科学院地质与地球物理研究所 模拟变重力、真空条件下岩土动力学的试验***及方法
CN113238031A (zh) * 2021-05-25 2021-08-10 中国科学院西北生态环境资源研究院 冻土中液态水含量实时检测***
CN113433292A (zh) * 2021-06-25 2021-09-24 中国矿业大学 冻融循环作用下散体试样宏微观结构演化试验***及方法
CN114062124B (zh) * 2021-10-25 2023-12-08 长沙理工大学 适用于实验室中低应力条件下的分布式土压力测量仪
CN114858847B (zh) * 2022-04-16 2023-08-08 西南交通大学 模拟衬砌结构冻胀诱发裂缝发展过程的试验装置及方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU714281A1 (ru) * 1978-02-13 1980-02-05 Shikhov Vadim N Способ определени характеристик строительных материалов
SU1146573A2 (ru) * 1983-12-27 1985-03-23 Московский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Строительный Институт Им.В.В.Куйбышева Стабилометр
SU1233004A1 (ru) * 1984-07-13 1986-05-23 Всесоюзный научно-исследовательский институт гидротехники им.Б.Е.Веденеева Устройство дл испытаний грунта на водопроницаемость и фильтрационную прочность

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104316380A (zh) * 2014-11-11 2015-01-28 武汉市市政建设集团有限公司 一种粗粒土三轴试验制样仪及其使用方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE68913016D1 (de) 1994-03-24
JPH02218936A (ja) 1990-08-31
GB8828205D0 (en) 1989-01-05
EP0372636A2 (en) 1990-06-13
DE68913016T2 (de) 1994-06-09
EP0372636B1 (en) 1994-02-09
CA2004389A1 (en) 1990-06-02
NO894804L (no) 1990-06-05
NO894804D0 (no) 1989-11-30
EP0372636A3 (en) 1991-03-13
NO178480C (no) 1996-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO178480B (no) Fremgangsmåte og celle for undersökelse av borepröve ved nedkjöling
AU2007314874B2 (en) Method and apparatus for measuring in-situ stress of rock using thermal crack
Moritz Geotechnical properties of clay at elevated temperatures
Hackston et al. The Mohr–Coulomb criterion for intact rock strength and friction–a re-evaluation and consideration of failure under polyaxial stresses
Kneafsey et al. Examination of core samples from the Mount Elbert gas hydrate stratigraphic test well, Alaska North Slope: effects of retrieval and preservation
CN104316391A (zh) 模拟人工地层冻结法的冻融试验模型装置及方法
JPS6250591A (ja) 岩体内のき裂挙動評価に基づく水圧破砕法による地殻応力計測法
CN103806906A (zh) 岩/土体钻孔原位测试装置及方法
NO153015B (no) Fremgangsmaate og anordning for undersoekelse av sprekker i jord og berggrunn med borehull
CN108709815A (zh) 测量低温下岩石断裂韧性的实验装置及方法
Smirnov et al. Fluid initiation of fracture in dry and water saturated rocks
Homer et al. Laboratory experiments for unlined cryogenic cavern storage
Konrad et al. Frost heave characteristics of a clayey silt subjected to small temperature gradients
Freitag et al. Petrophysical characterization, BIB-SEM imaging, and permeability models of tight carbonates from the Upper Jurassic (Malm ß), SE Germany
Holt Effects of coring on petrophysical measurements
Hyodo et al. Triaxial behaviour of methane hydrate bearing sand
Kneafsey Analysis of core samples from the BPXA-DOE-USGS Mount Elbert gas hydrate stratigraphic test well: Insights into core disturbance and handling
Dano et al. Interpretation of dilatometer tests in a heavy oil reservoir
Fjær et al. Mechanical properties and stress data from laboratory analysis
Joulin et al. Advanced Well Integrity Experiment and Tools to Repurpose Legacy Wells for CO2 Injection
Hyodo et al. Effect of fines on mechanical properties of methane hydrate bearing sands
Zega et al. Stabilizing effect of high pore fluid pressure on fault growth during drained deformation
Baumgärtel et al. Special triaxial experiments on the fracture behavior of hollow rock salt specimens
Hansen et al. Laboratory procedures and standards for the NGTS project
Cerca et al. Estimating static elastic properties of a volcanic sequence in the Valley of Queretaro (VQ)